JPS62100195A - 交流回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は一般に交流回転機の制御装置に関し、特に回
転中の交流回転機の磁極位置を検知することによって回
転数制御等を行なう交流回転機の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は交流回転機中、特に同期電動機を矩形波ＰＷＮ
駆動が可能なように構成した同期電動機の制御装置を示
した図である。第３図において、１は同期電動機、２は
三相パルス発生器、３は二相パルス発生器、４は三相イ
ンバータ回路（パワー増幅回路）、５はパルス幅変調信
号発生分配回路（以下ｒＰＷＮ発生パルス分配回路」と
いう）、６は誤差増幅器、７は誤差増幅器、８はロジッ
ク回路、９は電流検出器、１０は直流電流合成回路、１
１は直流電圧合成回路である。

前述した三相パルス発生器２ｔｉ、駆動停止中及び回転
中の前記同期電動機１の磁極位置を検出して該検出した
磁極位置に対応する位相（電気角）を示す三相パルスを
夫々２π／３ずつずらして出力するものである。前記二
相パルス発生器３は、前記同期電動機１０回転速度及び
磁極位置を検出して二相のパルス列を出力する。前記三
相インバータ回路（パワー増幅回路）４は、例えば第４
図にて図示するごときトランジスタＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、
ＵＮ、ＶＮ、ＷＮｆ：有ｆる回路構成ｆ）三相のトラン
ジスタインバータを具備しており、前記ＰＷＮ発生パル
ス分配回路５から出力されるＰＷＮパターンによって前
記トランジスタの点弧相が決定されて同期電動機１を駆
動するようにな、っている。前述したＰＷＮ発生パルス
分配回路５は、誤差増幅器６からの出力信号に基づいて
前記ＰＷＮパターンを発生するＰＷＮ発生回路と、前記
ロジック回路８から出力される点弧が必要であると決定
された相のトランジスタを指示する信号に従つて　該点
弧が必要な相のトランジスタに前記ＰＷＮ発生回路で発
生したＰＷＮ信号を割り振るパルス分配回路とで構成さ
れている。前記誤差増幅器６は、誤差増幅器７から出力
された電流指令信号と前記直流電流合成回路１０から出
力される前記同期電動機１に実際に流れる電流の大きさ
を表わす直流電流信号との偏差を増幅して出力するもの
である。前記誤差増幅器７は、外部から与えられる同期
電動機ｌの回転速度指令信号ＲＥＦと前記直流電圧合成
回路１１から出力される前記同期電動機１の実際の回転
速度を表わす直流電圧信号との偏差を増幅して出力する
。前述したロジック回路８は、前記三相パルス発生器２
から出力された三相パルス信号に基づいて前記三相イン
バータ回路（パワー増幅回路）４が具備しているトラン
ジスタインバータの点弧相を決定する信号を生成して出
力するようになっている。前記電流検出器９は、前記三
相インバータ回路（パワー増幅回路）４から同期電動機
１に流れる三相の矩形波電流の大きさを検出して出力す
るように構成されている。

前記直流電流合成回路１０は、前記電流検出器９によっ
て検出され九三相の矩形波電流を同期整流するとともに
、該同期整流された電流を合成して出力するものである
。前述した直流電圧合成回路１１は、前記二相パルス発
生器３から出力された二相パルス信号を受けてこれを周
波数／電圧変換（以下「Ｆ／ｖ変換」という）すること
によって合成した同期電動機１の実際の回転速度に比例
した直流電圧信号が前記信号値ＲＥＦを超えそうになっ
たときに、該直流電圧信号を出力して前記同期電動機１
０発生トルクを抑制する側に機能する。

次に上述した構成の同期電動機の制御装置の動作につい
て説明する。

外部から制御装置に入力される信号ＲＥＦによって前記
同期電動機１が反時計方向に回転しているとすれば、検
出した回転中の前記同期電動機１の磁極位置から２π／
３ずつずらしてパルス信号を出力する三相パルス発生器
２からは第５図にて図示するような三相分のパルス信号
ＰＵ、ＰＶ。

ＰＷが出力され、これらの信号に基づいて前記ロジック
回路８からは前記第５図にて図示するようにパルス列Ｕ
Ｐ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ｖＮ、ＷＮが出力される。上述
したようなパルス列ＵＰ−ＷＮが出力されると、前記パ
ルス分配回路はこれらパルス列の論理レベルが％ＨＩの
ときに該パルス列と同期し九論理レベル１Ｈ′の信号を
出力して前記三相インバータ回路４のトランジスタＵＰ
。

ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮｌ（駆動する。１方、前
記同期電動機１０回転方向が時計方向であれば、前記ロ
ジック回路８からの出力パルス列とこれによって駆動さ
れる前記トランジスタＵＰ−ＷＮとの関係が変わること
となる。

今、前記同期電動機１が第５図にて図示するａ時点から
始動するものとする。前述した回転速度指令信号几ＥＦ
が制御装置に入力された前記ａ時点においては、直流電
圧合成回路１１からの出力が零であるため誤差増幅器７
からは前記信号ＲＥＦを増幅した信号がそのまま出力さ
れる。同様に前記ａ時点においては、直流電流合成回路
１０からの出力も零であるために、誤差増幅器６からは
前記誤差増幅器７からの出力信号がそのまま増幅されて
出力される。該誤差増幅器６からの出力信号はＰＷＮ発
生パルス分配回路５のＰＷＮ発生回路に与えられ、該Ｐ
ＷＮ発生回路において前記同期電動機１に該同期電動機
１がトルクを出すのに必要な電流が与えられるように、
前記トランジスタインバータにおける各相銀のトランジ
スタのオン・オフのパターンが生成されて前記パルス分
配回路に伝送される。前述したａ時点においては第５図
にて図示するように、ロジック回路８から出力されるパ
ルス列のうち論理レベルが１Ｈ１であるのは信号ＵＰと
信号ＷＮだけである。従って前記ＰＷＮ発生回路におい
て生成される前述のパターンは、トランジスタＵＰとト
ランジスタＷＮのみをオン状態（駆動状態）とし、他の
相のトランジスタについてはオフ状態とするものになる
。このようにして前記同期電動機１に電流を給電しトル
クを発生させることによって該同期電動機１は始動する
。同期電動機ｌの回転とともに該同期電動機１の磁極位
置が可変するので、それに伴って前記三相パルス発生器
２の出力パルスも可変しこれによって常に同一回転方向
にトルクが発生するように駆動状態におかれるトランジ
スタも切り換っていくこととなる。１方、前記同期電動
機１０回転により前記二相パルス発生器３も二相分のパ
ルス列を出力することとなる。該二相分のパルス列が前
記二相パルス発生器３から直流電圧合成回路１１に与え
られると、該直流電圧合成回路１１においてＦ／Ｖ変換
され、前記同期電動機１の回転速度が前記信号ＲＥＦの
値を超えて増大しようとするのを規制する方向に直流電
圧信号を出力する。よって、前記同期電動機１０回転速
度が信号ＲＥＦ’と一致する速度にまで加速されること
となる。上述したようなプロセ、スで同期電動機１は前
記回転速度指令信号ＲＥＦに追従してその回転速度が制
御されることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の交流回転機、特に同期電動機の制御装置は以上の
ように構成されていたので、以下に記載するような問題
点があった。即ち、従来装置は信号ＲＥＦが制御装置に
入力されることによって同期電動機１が始動してから次
第に加速されて該同期電動機１の実際の回転速度が信号
値ＲＥＰを超えて更に加速されたときに、二相パルス発
生器３から出力される二相分のパルス列によって直流電
圧合成回路１１が前記同期電動機１０発生トルクを抑制
する側に作用する直流電圧信号を出力するようになって
いた。そのため、何らかの原因によって前記二相パルス
発生器３からの出力が得られなくなると、前記直流電圧
合成回路１１は前述したような同期電動機１０発生トル
クを抑制するだめの直流電圧信号を出力しなくなるので
、同期電動機１はどんどん加速され、遂には遠心力によ
って回転子が破壊されてしまうという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、交流回転機が予め設定された回転速度値を超
えて更に加速されるのを抑制するための多相パルス発生
器からの出力が何らかの原因によって得られなくなった
場合でも、交流回転機が暴走して破壊を招来することの
ない交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る交流回転機の制御装置は、多相パルス発
生器から出力された信号を受けて該信号の立上り時間或
いは立下り時間で該信号を微分する微分回路を設け、前
記微分回路から出力された　　□微分パルス信号によっ
て信号生成回路からパルス幅変調信号発生分配回路に与
えられる信号をラッチするラッチ回路を設けたことを特
徴とするものである。

〔作用〕

この発明における微分回路は、多相パルス発生器から出
力された信号を受けて該信号の立上り時間或いは立下り
時間で該信号を微分し、ラッチ回路は、前記微分回路か
ら出力される微分パルス信号によって信号生成回路から
パルス幅変調信号発生分配回路に与えられる信号をラッ
チするものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に
同期電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図、第
２図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に同
期電動機の制御装置に用いられる微分回路、ラッチ回路
の内部構成を示すブロック図である。なお、第１図にお
いて図示する符号１〜符号１１は、的記第３図において
図示したものと同一物であるので、その説明は省略する
。

第１図において、１２は微分回路、１３はラッチ回路で
ある。前述した微分回路１２は前記二相パルス発生器３
から出力される三相分のパルス列を受けて、これらパル
ス列の立上り時間でこれらのパルス列を微分して微分パ
ルス信号を出力するもので、第２図にて図示するように
第１微分部１５と第２微分部１４とを具備している。前
記第１微分部１５は、前述した二相パルス発生器３から
出力される三相分のパルス列中、Ｂ相のパルス列を受け
て該Ｂ相のパルス列を立上り時間で微分して微分パルス
信号Ｂｌｈを出力する。前記第２微分部１４は、前述し
た二相パルス発生器３から出力される三相分のパルス列
中、人相のパルス列を受けて該人相のパルス列を立上り
時間で微分して微分パルス信号ｆｌｈｔ−出力するよう
になっている。前述したラッチ回路１３は、該ラッチ回
路１３がデータをラッチしていない状態において前記微
分回路１２から最初の微分パルス信号（即ち前記ロジッ
ク回路８から出力される信号を読み込むためのトリガ信
号としての微分パルス信号、以下同じ）が与えられた時
点で、前記ロジック回路８から出力され６パルス列ＵＰ
、ｖｐ、ｗｐ、ＵＮ、ＶＮ。

ＷＮを読み込むとともに、前記微分回路１２から次の微
分パルス信号力奢与えられるまで前記読み込んだパルス
列データをラッチするようになっており、第２図にて図
示するように第１ラッチ部１６と第２ラッチ部１７とで
構成されている。前記第１ラッチ部１６は、該第１ラッ
チ部１６がデータをラッチしていない状態において前述
した微分回路１２の第１微分部１５から最初の微分パル
ス信号Ｂｌｈが与えられた時点で前記パルス列Ｕ　Ｐ　
、ＷＮｆ、読み込むとともに、前記第１微分部１５から
次の微分パルス信号Ｂｌｈが与えられるまで前記読み込
んだパルス列データをラッチするものである。

前記第２ラッチ部１７は、該第２ラッチ部１７がデータ
をラッチしていない状態において前記微分回路１２の第
２微分部１４から最初の微分パルス信号Ａｌｈが与えら
れた時点で前記パルス列ＵＰ〜ＷＮを読み込むとともに
、前記第２微分部１４から次の微分パルス信号Ａｌｈが
与えられるまで前記読み込んだパルス列データをラッチ
する。

次に上述した構成の同期電動機の制御装置の動作につい
て説明する。

前述した二相パルス発生器３から人相分のパルス列とＢ
相分のパルス列が夫々前記直流電圧合成回路１１、微分
回路１２の第１微分部１５、第２微分部１４に与えられ
ている状態においては、前記同期電動機１が前述したよ
うなプロセスで該同期電動機１の実際の回転速度が回転
速度指令信号ＲＥＦを超えないように前記直流電圧合成
回路１１から出力される信号によって制御されるので問
題は生じない。しかしながら、前記第５図にて図示した
ａ時点、即ち前記第４図にて図示したトランジスタＵＰ
、トランジスタＷＮのみが駆動状態におかれたときに前
記同期電動機１が始動し、その後仮りに前記二相パルス
発生器３０人相側が切断されて該人相側のパルス信号の
論理レベルが％ＨＩ状態のままになったとする。このよ
うな状態のままで時間が経過すると、前記パルス信号の
最初の立上９時間において前記第２微分部１４から最初
の微分パルス信号Ａｌｈが出力された後に、新たな微分
パルス信号Ａｌｈは出力されないこととなるので、前記
第２ラッチ部１７によって前記最初の微分パルス信号Ａ
ｌｈと同期して読み込まれたロジック回路８からのデー
タは、そのままラッチされ続け、該第２ラッチ部１７か
ら前記ＰＷＮ発生パルス分配回路５に出力されることは
ない。従って、前記同期電動機１が回転して磁極位置が
可変しても、三相パルス発生器２から与えられる前記第
５図にて図示したＰＵ、ＰＶ、ＰＷの三相パルス信号の
波形に応じて前記ロジック回路８により生成される前記
データが第２ラッチ部１７によってラッチされることと
なるために、駆動状態におかれるトランジスタはＵＰと
ＷＮのみであり常時同一回転方向のトルクを発生させる
ことができず、よって前記同期電動機ｌは成る位置で駆
動停止することとなる。このようにして二相パルス発生
器３０人相側が切断されたとしても、それによって同期
電動機１が暴走するようなことはなく、成る位置におい
て停止したままの状態となる。前述したこの発明に従う
一実施例においては、二相パルス発生器３０人相側が切
断された場合について説明したが、Ｂ相側が切断した場
合も同様である。

なお、上述した実施例にあっては説明の都合上、同期電
動機１０回転速度をフィードバック制御するために該電
動機１の実際の回転速度を検出する手段として二相パル
ス発生器３を使用した場合を例にとったが、該同期電動
機ｌの回転方向をも検知する必要があるために二相パル
ス発生器３を用いたのであって、該二相パルス発生器３
に代えて三相以上の多相パルス発生器を用いても何ら差
支えがないのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、信号生成回路から出
力される微分パルス信号によって信号生成回路からパル
ス幅変調信号発生回路に与えられる信号をラッチするこ
ととしたので、交流回転機が予め設定された回転速度値
を超えて更に加速されるのを抑制するための多相パルス
発生器からの出力が何らかの原因によって得られなくな
った場合でも、交流回転機が暴走して破壊を招来するこ
とのない交流回転機の制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に
同期電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図、第
２図は、この発明の一実施例に従う交流回転機、特に同
期電動機の制御装置に用いられる微分回路、ラッチ回路
の内部構成を示すブロック図、第３図は、従来技術に従
う交流回転機、特に同期電動機の制御装置の全体構成を
示すブロック図、第４図は、この種の制御装置に用いら
れているトランジスタ・インバータの回路構成の一例を
示した回路図、第５図は前述した制御装置を構成してい
る三相パルス発生器、ロジック回路からの出力波形を示
した波形図である。 図において、１は同期電動機、３は二相・くルス発生器
、４は三相インバータ回路、５はＰＷＮ発生パルス分配
回路、８はロジック回路、１２は微分回路、１３はラッ
チ回路である。 なお、各図中、同一符号は同−物又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 与えられた信号に基づいて交流回転機を駆動するための
   パルス幅変調信号を発生するとともに該信号を前記交流
   回転機の駆動回路の各相に分配するパルス幅変調信号発
   生分配回路と、検出された回転中の前記交流回転機の磁
   極位置に基づいて与えられる多相のパルス信号によつて
   前記パルス幅変調信号発生分配回路が行なうパルス幅変
   調信号の分配先の相を決定するための信号を生成する信
   号生成回路と、回転中の前記交流回転機の回転速度及び
   磁極位置を検出して前記交流回転機の駆動をフィードバ
   ック制御するための多相のパルス信号を出力する多相パ
   ルス発生器とを有する交流回転機の制御装置において、
   前記多相パルス発生器から出力された信号を受けて該信
   号の立上り時間或いは立下り時間で該信号を微分する微
   分回路を設け、前記微分回路から出力された微分パルス
   信号によつて前記信号生成回路から前記パルス幅変調信
   号発生分配回路に与えられる信号をラッチするラッチ回
   路を設けたことを特徴とする交流回転機の制御装置。